一株高效脱氮除磷的反硝化聚磷菌及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境微生物学领域，具体涉及一株高效脱氮除磷的反硝化聚磷菌及其 应用。
【背景技术】
[0002] 随着科技进步、工农业的发展及人口的增多，世界各国正面临着前所未有的水资 源匮乏的危机。我国的人均水资源量不足世界人均水平的1/3,水资源的匮乏已经严重制约 了我国工农业的发展，成为我国经济可持续发展的瓶颈。
[0003] 与水资源短缺相对应的是水环境的污染与水体富营养化。研宄表明，富营养化现 象同水中氮、磷的含量密切相关，总氮含量大于〇. 2mg/L或总磷含量大于0. 02mg/L时，水体 就被视为富营养化。因此如何经济有效地降低废水中的氮磷含量成为当前污水处理研宄中 的一大热点。
[0004] 反硝化聚磷菌（Denitrifying phosphorus accumulating bacteria，DNPB)是一 类兼有脱氮和除磷特性的聚磷菌，它们能在缺氧条件下以硝酸盐作为电子受体进行同步反 硝化（脱氮）和过量吸磷（除磷）过程。它们的发现成功解决了传统工艺中脱氮菌与聚磷 菌竞争碳源的问题，同时为解决泥龄差异的矛盾提供了可能，使得脱氮除磷得以同步进行。 然而此类菌及其特性的研宄都处于初级阶段，没有系统的分离鉴定方法，也没有方便快捷 的培养驯化方式。因此，筛选分离出更多的DNPB，并探明它们的种属及特性，明确它们的生 长影响因子，是对生物反硝化除磷理论的丰富和补充，将有助于废水生物脱氮除磷工艺的 研宄、开发和应用。
[0005] 近年来，国内外学者相继对反硝化聚磷菌的种属组成展开了研宄。2008年许 彦娟等分离到一株微小杆菌属和三株芽孢杆菌属的DNPB(反硝化聚磷菌的分离筛选及 鉴定.河北农业大学学报，2008,31(3) :60-63.);2009年0&〇呢〇〇0丨印等分离到一株 假单胞菌属的 DNPB(Isolation ofPseudomonas stutzeri in wastewater of catfish fish-ponds in the Mekong Delta and its application for wastewater treatment. Bioresource Technology，2009，100:3787_3791) ;2011 年HuiLiu等、Qiang Wang等分别分 离到一株副球菌属和气单胞菌属的 DNPB(Identification and Metabolic Mechanism of Non-fermentative Short-cut Denitrifying Phosphorus-removing Bacteria， Chinese Journalof Chemical Engineering，2011，21(3):332-340. ；Screen and characteristics of a denitrifying phosphorus-removal bacteria. Journal of Biotechnology，2011， 136,690-696) ;2012年张立成等分离到七株DNPB，分别为：葡萄球菌属、副球菌属、泛菌 属、克雷伯氏菌属、肠杆菌属、芽孢杆菌属、莫拉氏菌属（七种亚硝化反硝化聚磷菌的生长 特性研宄·工业用水与废水，2012,43 (4) :16-19) ;CN102827787B于2012年12月19日公 开了一株蜡状芽孢杆菌属的DNPB ;CN102864098B于2013年1月9日公开了一株假单胞 菌属的DNPB ;CN103103153B于2013年5月15日公开了一株灿烂类芽孢杆菌属的DNPB ; CN103114062B于2013年5月22日公开了一株假产碱假单胞菌属的DNPB。
[0006] 目前，反硝化聚磷菌的优势种群主要集中在假单胞菌属和芽孢杆菌属，菌种较为 单一，且多集中在降解基因和降解机理方面，实际应用研宄有限。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一株高效脱氮除磷的反硝化聚磷菌，为降解污水中的氮磷污 染物提供高效的菌制剂，能将水体中的Ν0 3_-Ν转化为N2而排出，具有完全反硝化作用，同时 具有好氧吸磷能力。
[0008] 本发明的另一个目的是提供该反硝化聚磷菌的应用，使该菌株表现出完全的反硝 化及除磷活性。
[0009] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0010] -株高效脱氮除磷的反硝化聚磷菌，该菌株命名为Klebsiella sp. N14,属于克雷 伯氏菌属，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为北京市朝阳区 北辰西路1号院3号，保藏日期为2015年1月8号，保藏编号为CGMCC No. 10290 ;
[0011] 经鉴定所述反硝化聚磷菌Klebsiella sp. N14为革兰氏阴性菌，无芽孢，有厚荚 膜，有运动性，能水解淀粉，能利用柠檬酸盐，过氧化氢酶、硝酸盐还原实验呈阳性；菌落呈 奶白色，中间凸起，边缘整齐、光滑，表面湿润，透明，有光泽，易挑起；显微镜下观察多数单 个排列，粗短杆状，大小为〇. 5 μ mX I. 0 μ m。
[0012] 本发明还提供所述反硝化聚磷菌Klebsiella sp.N14在污水处理中的应用。
[0013] 所述反硝化聚磷菌Klebsiella sp. N14在污水处理中的应用，包括下述步骤：
[0014] ①使用前用LB培养基活化菌株：挑取1环上述Klebsiella sp. N14接种于IOmL 新鲜富集培养基，在pH为8、温度为30°C条件下培养24h，转接种于200mL新鲜富集培养基， 恒温培养48h，即可获得菌悬液；
[0015] ②取活化后的菌悬液接种于待处理的含氮磷污水中，菌悬液接种量为污水体积 的5%，调整OD 6tltl= 0. 1 ±0. 001，在pH为8、温度为30°C条件下摇床震荡培养，震荡频率为 140r/min ；
[0016] ③分别于0、4、8、12、16、20、24h取待测水样，再将水样离心取上清液，检测上清液 中po43_-p、no3_-n、no2_-n的浓度变化，检测方法为：po 43_-p，钼锑抗分光光度法；no3_-n，酚二 磺酸分光光度法；Ν<ν_Ν，α-萘胺分光光度法。本发明具有以下优点：
[0017] ①本发明菌株内含有poly-P颗粒，具有完全的反硝化酶系，能够将NCV-N还原为 NCV-N，再还原为N2，实现彻底脱氮且对空气无污染。
[0018] ②本发明菌株具有高效同步脱氮除磷功能，在含氮磷污水中好氧培养24h后，除 磷率为81. 79%，脱氮率为85. 94%。
【附图说明】
[0019] 图1是Klebsiella sp. NHAlbert染色的poly-P颗粒的显微镜图。
[0020] 图2是Klebsiella sp. N14生长及脱氮除磷性能与pH的变化关系图。
[0021] 图3是Klebsiella sp.N14生长及脱氮除磷性能与温度的变化关系图。
[0022] 图4是Klebsiella sp. N14生长及脱氮除磷性能与碳源的变化关系图。
[0023] 图5是Klebsiella sp.N14的生长曲线图。
[0024] 图6是Klebsiella sp. N14在污水中的脱氮除磷性能图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0026] 实施例1本发明菌株的富集培养、纯化、筛选及鉴定
[0027] (1)培养基
[0028] ①富集培养基！CH3COONa · 3H20 5g/ 丙酸 5mL ;ΚΝ032· Og ;MgS04. 7H20 0· 2g ; K2HP042. Og ;微量元素 2mL ;双蒸水 1000 mL ;pH 7. 2。
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